Libertária

CURSO DE BIO-ATUALIDADES

Prof. José Vagner Gomes

Genoma muda a noção de gene

O sequenciamento do código genético humano revela uma tendência paradoxal: o genoma vai bem e os genes vão mal. Quanto mais se conhece sobre o código genético humano, menos sustentável fica a noção tradicional (antiga) de gene. A noção de que um gene produz uma proteína que é responsável por uma doença está sendo deixada de lado.
O gene seria definido então como um segmento do DNA contendo o código para uma determinada proteína. Já se sabia antes de completado o genoma, que seus elementos significativos ou região codificadora (exons) aparecem interrompidos na longa cadeia de DNA por sequências aparentemente inúteis ou não codificadoras (íntrons). O código para a fabricação da proteína só era montado na hora, num processo conhecido como "splicing".

O RNAm imaturo copia toda a informação do gene, isto é, contém tanto íntron
quanto exon. Nesse momento, as enzimas de processamento retiram os íntrons, mantendo apenas os exons, o que origina o RNAm maduro. No entanto o que se observa é que um gene pode sofrer um processamento alternativo, ou seja, pode produzir moléculas diferentes de RNA, cada qual codificando um tipo de proteína diferente.
Agora, com uma visão geral do genoma fica cada vez mais claro que um número supostamente pequeno de genes (30.000 - 40.000) seria muito pouco para determinar tantas proteínas e outras tantas características, o que reforça ainda mais a idéia de que um gene pode dar origem a inúmeras proteínas, ou seja, há muitas formas alternativas de editar a informação genética. Fica evidente, no entanto, que se sabe muito pouco sobre os processos que determinam quais pedaços do gene (exons e íntrons) serão transcritos na hora de produzir uma proteína.

Processamento Alternativo Do Gene

As regiões do DNA cromossômico ausentes no RNAm maduro foram chamadas de íntrons. As sequências codificadoras foram chamadas de exons, porque os RNAm processados, sem os íntrons, saiam do núcleo para o citoplasma.
O processamento de um gene pode ocorrer de forma diferente, dependendo do tipo de celular. Desta forma, cada célula pode produzir moléculas distintas de RNAm maduro, cada qual codificando um tipo de proteína. O processamento alternativo, com frequência, produz duas formas da mesma proteína, necessárias em diferentes estágios de desenvolvimento ou em tipos celulares distintos.

* Exemplo: Processamento alternativo das Imunoglobulinas IgM (anticorpos) em diferentes estágios do desenvolvimento:
A) As imunoglobulinas aparecem ligados na superfície celular dos linfócitos-B (é a primeira forma a ser expressa durante o desenvolvimento das células B)
B) As imunoglobulinas aparecem como proteínas solúveis na corrente sanguínea (à medida que as células B diferenciam-se em células plasmáticas, a expressão da forma ligada a membrana cessa e a forma secretada é produzida).

A análise de DNA mostrou que essa diferença ocorre devido ao processamento alternativo do gene para imunoglobulina. No caso A o RNAm contém dois exons Cmm que codificam aminoácidos hidrofóbicos, permitindo assim que a proteína (imunoglobulina) fique presa a membrana. No caso B o RNAm contém um exon diferente Cms, que codifica aminoácidos hidrofílicos apropriados à secreção da proteína no sangue.

* Exemplo: Processamento alternativo do gene alfa-tropomiosina em diferentes tipos celulares:

Observe que durante o processamento do gene, regiões de exons podem ser retiradas em certos tipos celulares, e regiões de íntrons podem ser conservadas.
O desenho mostra a importância dos íntrons para alguns genes. O que se observa é que para certos genes a retirada de seus íntrons bloqueia a saída do RNAm para o citoplasma.

Vermelho - íntrons outras cores - exons
Linhas pontilhadas - regiões do RNAm maduro removidas durante o processamento.

Até o momento, o mecanismo pelo qual ocorre o processamento específico para o tipo celular não é compreendido. Foi proposto um modelo, no qual a presença ou ausência de fatores específicos de processamento direciona o uso preferencial de um determinado conjunto de exons.

Questões
1. (UFF-2001) No decorrer de uma pesquisa em laboratório, procedeu-se conforme o descrito a seguir:
I) Tomou-se, inicialmente, um plasmídeo dentre cujos genes estudaram-se dois: um que conferia resistência ao antibiótico tetraciclina (Tet) e outro que codificava a enzima beta-galactosidase (lacZ).
II) Inseriu-se este plasmídeo em uma linhagem de bactéria E. coli que apresentava a mutação lac Z (gene não funcionante). O plasmídeo restaurou, então, nesta bactéria, a habilidade de crescer em lactose, tornando-a resistente à tetraciclina.
III) A seguir, utilizaram-se enzimas de restrição, introduziu-se um segmento de DNA e formou-se novo plasmídeo que foi inserido em bactéria E. coli lac Z-. Estas bactérias foram cultivadas em um meio de cultura especial, contendo tetraciclina, e observou-se o aparecimento de bactérias que, em sua totalidade, apresentaram coloração branca.
Saiba que a presença da atividade beta galactosidase pode ser facilmente testada pois, no meio em que as bactérias foram cultivadas, as que utilizam lactose tornam-se azuis e, as demais, brancas.
Considere as informações dadas e responda:
Algum dos genes estudados no plasmídeo inicial continuou funcionante no plasmídeo modificado? Justifique a resposta.

2. (UnB-1999) Chega ao mercado um novo fármaco inteiramente desenvolvido no país
A insulina humana recombinante, um dos mais importantes produtos do avanço científico nacional na área de engenharia genética, está prestes a chegar ao mercado, com o nome de Biohulin: a empresa BIOBRÀS, uma das quatro empresas em todo o mundo e a única no hemisfério sul a deter a tecnologia de produção desta insulina, inicia em 1999 a comercialização do produto.
Uma parceria entre a BIOBRÁS e a Universidade de Brasília (UnB), em 1988, du início aos trabalhos. Ao grupo da UnB coube a parte de biologia molecular, desenvolvendo clones de bactérias produtoras de insulina. Esta conquista tecnológica permitirá o desenvolvimento de outros medicamentos, como o hormônio de crescimento, a calcitonina e o interferon.
Com o auxílio do texto, julgue os itens abaixo.
(1) As técnicas de engenharia genética permitem a recombinação de genes entre organismos totalmente diferentes.
(2) Para que uma bactéria passe a produzir insulina humana, ela deve receber altas doses dessa proteína.
(3) O Biohulin será um medicamento destinado ao tratamento de diabéticos.
(4) A partir da insulina produzida por bactérias, pode ser obtido o hormônio de crescimento.

3. (UFSCar-2000) Considerando duas situações hipotéticas, Maria manteve relações sexuais com dois irmãos, gêmeos dizigóticos, nascendo destas relações Alfredo. Em outra situação, também hipotética, Paula engravidou-se ao manter relações sexuais com dois irmãos, gêmeos monozigóticos, nascendo Renato. Abandonadas, ambas reclamaram na Justiça o reconhecimento de paternidade, determinando o Juiz a realização dos testes de DNA. Após receber os resultados, a Justiça pronunciou-se sobre a paternidade de uma das crianças e ficou impossibilitada de pronunciar-se sobre a paternidade da outra criança. Responda:
a) sobre a paternidade de qual criança o Juiz pronunciou-se?
b) Por que não pode o Juíz se pronunciar sobre a paternidade da outra criança?

4. (UFRJ-1996) O genoma da bactéria E. coli tem um tamanho de 4 x 106 pares de nucleotídeos. Já o genoma haplóide humano tem 3 x 109 pares de nucleotídeos. Para replicar o genoma, antes da divisão celular, existe uma enzima, a DNA polimerase, cuja velocidade de reação é equivalente a cerca de 800 nucleotídeos/s. Assim, para replicar todo o genoma de uma bactéria, a DNA polimerase consumiria cerca de 83 minutos e, para o genoma humano, aproximadamente 43 dias.
Sabemos, no entanto, que o tempo de geração da E.coli é de cerca de 20 minutos, e que o tempo médio de replicação de uma célula eucariota é de 12 horas.
Assumindo que a DNA polimerase apresenta uma velocidade de reação constante para todas as espécies analisadas, explique essa aparente contradição.